Основными операциями при строительстве временных зимних дорог являются выравнивание верхнего слоя снега и дальнейшее его уплотнение.
В настоящее время для выравнивания неровностей на дорожном полотне из снега и его предварительного уплотнения в большинстве случаев используются волокуши [3; 4].
Наибольшее распространение нашли волокуши кустарного изготовления, пример одной из них приведен на рисунке 1. Она состоит из сварной конструкции в виде треугольника и выполнена из труб. По бокам конструкции трубы большого диаметра, распорки выполнены из труб меньшего диаметра.
Рисунок 1 - Волокуша из труб
Данное приспособление имеет ряд недостатков, таких как постоянная ширина, большой габарит и невозможность трансформации в транспортное положение.
Для устранения всех недостатков имеющихся волокуш и повышения качества планировочных работ нами был предложен двухотвальный плуг (рис. 2). Данное устройство [1] относится к средствам для очистки улиц и дорог, а именно к прицепным снегоочистителям.
В двухотвальном плуге, содержащем расположенные под углом друг к другу ребра, закрепленные вдоль них ножи и распорные элементы, связывающие ребра, новым является то, что ребра клина выполнены в виде шарнирно сочлененных траков, нижняя часть каждого из траков выполняет функцию ножей, при этом распорный элемент с поперечным ножом у основания клина образует планировочный карман, предназначенный для засыпания неровностей и уплотнения дороги.
Выполнение ребер в виде шарнирно сочлененных траков способствует гашению боковых усилий, возникающих при наезде на препятствие, и уменьшает боковые смещения. Планировка поверхности повышается за счет того, что в задней части конструкции смонтирован планировочный карман, а также за счет того, что вся конструкция гибкая.
Рисунок 2 - Двухотвальный плуг
При движении двухотвального плуга производится разгребание и отваливание снега. Нижние части каждого из траков срезают различные препятствия на дороге и мелкие неровности, их дополнительно срезает и удаляет поперечный нож. Часть снега, попавшая в карман, выполняет дополнительную функцию: засыпает неровности и уплотняет снежный покров дороги. Траки соединены между собой шарнирно, что позволяет удержать двухотвальный плуг от бокового смещения при наезде на препятствие.
Двухотвальный плуг производит не только разгребание и отваливание снега, а также планирование, но и выполняет функцию уплотнения оставшегося после его прохода снегового покрова, улучшая тем самым качество дороги.
В качестве тягача был выбран гусеничный транспортер - тягач, так как он используется в других технологических операциях при строительстве зимней дороги (рис. 3).
Рисунок 3 - Гусеничный транспортер с двухотвальным плугом
Снегоболотоходные машины предназначены для использования в регионах с тяжелыми почвенно-климатическими условиями. Используются для перевозки людей и различных грузов по бездорожью в условиях заснеженной целины и лесисто-болотистой местности в районах Заполярья и Крайнего Севера. Независимая торсионная подвеска дает возможность двигаться по пересеченной местности с высокой скоростью. Водные преграды транспортер преодолевает на плаву. Машина может преодолевать песчаное и болотистое бездорожье, снежные заносы и водные преграды в любое время года.
Для повышения качества уплотнения снега и способности армирования дороги нами предложен прицепной паровой каток [2]. Устройство относится к дорожным машинам, а именно к машинам для уплотнения снега.
Рисунок 4 - Прицепной паровой каток
Указанный технический результат достигается тем, что в горизонтальные трубы решетчатого катка (рис. 4) подается пар, нагревающий эти трубы и прожигающий в процессе уплотнения через форсунки вертикальные отверстия в снегу.
Решетчатый каток содержит обечайку, вал, ступицу, вертикальные трубы, горизонтальные трубы с расположенными на них паровыми форсунками, выпускной коллектор, рукав, впускные окна, патрубки.
При движении катка пар подается под давлением по рукаву к выпускному коллектору; когда труба переходит в нижнее положение, впускное окно совпадает с выпускным коллектором и пар поступает по патрубку в трубу, где через паровые форсунки выходит вертикально вниз и прожигает снег.
В качестве базовой машины для прицепного парового катка выбрана паровая промысловая установка ППУА-1600/100 на шасси автомобилей повышенной проходимости УРАЛ 4320-1912-30 (КАМАЗ 43118 (6х6), КРАЗ 65101-100). Данная машина предназначена для различного нефтепромыслового оборудования, требующего насыщенного водяного пара высокого давления, а также для обогрева и мойки техники. Дооснащенная прицепным паровым катком машина представлена на рисунке 5.
Рисунок 5 - Промысловая паровая установка с паровым катком
После прохода катка на снежном полотне остается решетчатый след с вертикальными прожжёнными отверстиями (рис. 6). Через 4 ч. после прохождения катка решетчатый след заливают водой. Замерзшая вода в решетчатом следе и представляет собой арматуру. Дальнейшее наращивание снега с последующим уплотнением и планировкой [5].
Рисунок 6 - След парового катка
Если провести поперечное сечение в дорожном полотне, то можно увидеть «слоеный пирог», внутри которого арматура в виде льда (рис. 7).
Рисунок 7 - Поперечный профиль армированной дороги
Армирование можно проводить в один слой или несколько в зависимости от участка дороги.
Таким образом, предложенный комплект машин для строительства временных зимних дорог, при небольших финансовых вложениях и добавлении в технологию строительства дополнительной операции армирования, позволит существенно повысить качество строительства и содержания временных зимних дорог, а также существенно продлить срок эксплуатации дороги.
Рецензенты:
Захаров Николай Степанович, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Сервис автомобилей и технологических машин», ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный нефтегазовый университет», г. Тюмень.
Мерданов Шахбуба Магомедкеримович, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Транспортные и технологические системы», ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный нефтегазовый университет», г. Тюмень.